JPH1193660A

JPH1193660A - 自動車の加熱装置

Info

Publication number: JPH1193660A
Application number: JP26920597A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takei; 祐治武井
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】寒冷地における自動車の始動直後の暖機性能
を、従来のような特別のエネルギを必要とせず実施す
る。【解決手段】自動車のエンジン冷却水路内に、過冷却
特性を持つ蓄熱物質を封入した蓄熱装置を設けて熱交換
して蓄熱し、該蓄熱物質の過冷却を解除する手段を備え
て、エンジンを暖機させる加熱装置とし、エンジン始動
直後の暖機性能を向上させたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱物質を利用し
て寒冷地等における車のエンジン始動直後の暖機性能を
向上させる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】デフロスト性能や車内の暖房能力向上の
ためには、燃焼式ヒータなどを特別に装着したり、排気
熱を有効に利用する暖房システム等が提案されている。
排気ガスの浄化に関しては、触媒コンバータに電気ヒー
タを付加している。しかしながら、燃焼式ヒータや電気
ヒータでは、エネルギーの消費が増え経済的でない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】燃焼式ヒータや排気熱
を利用する暖房システムでは、暖房能力の絶対量の増大
には寄与できるが、エンジン始動直後のデフロスト性能
や暖房能力向上に関しては、あまり効果がない。また、
一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）等の排気ガスの
排出量は、エンジンが運転適正温度（80〜90℃）に達す
るまでに排出する割合が非常に多い。

【０００４】本発明は、エネルギーの消費を増大するこ
となく、簡単な装置によってこのような課題を解決しよ
うとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記のような
課題を解決するために、自動車のエンジン冷却水経路内
に、蓄熱物質を封入した蓄熱装置を配置し、該蓄熱装置
は蓄熱物質と冷却水との間で熱交換する自動車の加熱装
置において、蓄熱物質は過冷却特性をもつ潜熱蓄熱材と
し、該潜熱蓄熱材の過冷却解除手段として結晶核を過冷
却状態の蓄熱物質に接触させ過冷却を解除する解除手段
を蓄熱装置に備え、蓄熱物質からの熱を冷却水を介して
エンジンシリンダーブロック１１０側、または、ヒータ
コア側に放熱するものである。

【０００６】また、自動車のエンジン冷却水経路内に、
蓄熱物質を封入した蓄熱装置を配置し、該蓄熱装置は蓄
熱物質と冷却水との間で熱交換する自動車の加熱装置に
おいて、蓄熱物質は過冷却特性をもつ潜熱蓄熱材であ
り、該潜熱蓄熱材の過冷却解除手段としてシリンダー内
に摺動可能としたロッドを挿入し、該ロッド内に封入し
た蓄熱物質の結晶核を、ロッド先端部の細孔を通じて、
過冷却状態の蓄熱物質に接触させ過冷却を解除する解除
手段を蓄熱装置に備えた自動車の加熱装置である。

【０００７】蓄熱装置とヒータコアとの間にバイパス通
路を設けて、蓄熱装置入口の温度が該出口温度より高い
温度を検知した場合には、流路を前記バイパス通路に切
り換える手段を備えた自動車の加熱装置である。

【０００８】封入する蓄熱物質としては、物質の相変化
に伴う潜熱の出入りを利用する潜熱蓄熱材を使用し、融
点は運転適正温度以下でなければならない点から、50〜
80℃の温度範囲に融点を持つ潜熱蓄熱材が望ましい。

【０００９】エンジンの始動時のみならず、始動前に
も、暖機機能を行わせる構成を有しており、エンジン
１、または、車内を予め迅速に暖機又は暖気するもので
ある。

【００１０】蓄熱物質の結晶核を有する過冷却を解除す
る解除手段を蓄熱装置に備えた自動車の加熱装置であっ
て、該解除手は、冷却手段を備えているものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施例に基
づき、本発明の自動車の加熱装置の実施の形態を詳細に
説明する。

【００１２】図１は、本発明において適用される実施例
の、加熱装置のシステム構成の一例を示したものであ
る。破線内には、エンジン１、エンジンシリンダーブロ
ック１１０、サーモスタット２、エンジンウォータポン
プ３を示す。サーモスタット２は、車の水冷エンジン
が、運転適正温度を維持するために設け、エンジン１の
排熱を冷却水を介してラジエータ４から放熱する。ま
た、車室内の暖房は、冷却水を介してヒータコア５から
の放熱により行う。また、６は車室内の暖房時に開とな
るバルブ、７は車室内ブロアであり、以上が既存のシス
テムである。

【００１３】この既存システム内に、蓄熱装置８と電動
ポンプ９および三方バルブ１０を設けたものである。

【００１４】この様にして、エンジン冷却水経路内に蓄
熱物質を封入した蓄熱装置８を配置することで、エンジ
ン運転時（車走行時）のエンジン１の排熱の一部を蓄熱
物質に蓄えておき、冷間な始動時に蓄えた熱を放出さ
せ、冷却水を介してエンジンシリンダーブロック１１０
側、または、ヒータコア５側に放熱してエンジン１、ま
たは、車内を暖機・暖気する。

【００１５】加熱装置の運転としては、図１において、
次のような方法が考えられる（図４）。エンジンのスタ
ート前には、（１）車室内を予備暖房する（回路Ｉ）。（２）エンジンシリンダーブロック１１０をプレヒート
する（回路ＩＩ）。
エンジンスタートと同時で、（１）エンジンシリンダー
ブロック１１０をプレヒートす
る（回路ＩＩ）。

【００１６】図１で、エンジンのスタート前に（１）車
室内を予備暖房する場合は、電動ポンプ９を駆動させて
冷却水を回動し、その流れは、図１右方へ向かい蓄熱装
置８を通り受熱し、ヒータコア５で放熱して、三方バル
ブ１０を経て電動ポンプ９より蓄熱装置８へ戻る循環路
の回路Ｉを形成する。

【００１７】この場合に、ヒータコア５は、ブロア７が
作動しているので、放熱作用を奏することが出来る。

【００１８】エンジンのスタート前に、車室内をエンジ
ンを駆けずに予備暖房することができるので車内暖房に
ついては、従来のようにエンジンが暖まるまで待機する
必要がない。

【００１９】図１で、エンジンのスタート前に、（２）
エンジンシリンダーブロック１１０をプレヒートする場
合は、ヒータコア５ではブロア７は停止しているので、
放熱作用が行われず、そのまま受熱した冷却水は、三方
バルブ１０よりエンジン１へ向かい放熱する回路ＩＩを
形成する。ラジエータ４へは、サーモスタット弁２で冷
却時には閉止されているので流れない。

【００２０】エンジンスタートと同時で、（１）エンジ
ンシリンダーブロック１１０をプレヒートする場合に
は、回路ＩＩを形成し同様暖流がエンジン１を暖める。

【００２１】放出し終えた蓄熱物質は、エンジン１が運
転適正温度に達した後の排熱を再度蓄熱する。この様
に、蓄熱物質と冷却水との間で熱交換する蓄熱装置８を
設けたことによって、車の走行時に蓄熱、始動時に放熱
を繰り返すことが可能となる。

【００２２】エンジンシリンダーブロック１１０側に放
熱した場合には、運転適正温度に到達するまで時間を短
縮することができる。このことによって、暖機時間の短
縮、暖機性能の向上、燃費の向上、排気ガス排出量が低
減できる。

【００２３】また、ヒータコア５側に放熱した場合に
は、車室内の暖房性能の向上に寄与できる。

【００２４】蓄熱を終えた蓄熱物質からの放熱損失を少
なくするためには、蓄熱装置８の外周、または冷却水路
管の周囲には、断熱部材が必要とされる。

【００２５】実施例で使用する蓄熱物質は、過冷却特性
をもつ潜熱蓄熱材で、具体的には、酢酸ナトリウム三水
塩を用いており、この物質の融点は、58℃、潜熱量は、
56cal/gである。ここで、蓄熱物質には過冷却特性をも
つ潜熱蓄熱材を使用する。この蓄熱物質は、融点以上
の溶融した状態から刺激を与えないで放置すると、凝固
点以下になっても溶融した状態を維持する。

【００２６】図２は、本発明の他の実施例であって、加
熱装置にバイパス通路を設けたシステム構成の一例を示
したものである。

【００２７】８は蓄熱装置を、１１はバイパス通路を、
１２は回路切り替えの三方バルブであり、冷却水の温度
を感知するための温度センサーを、三方バルブ１２の入
口手前に水温センサー２５を、および蓄熱装置８の出口
付近に水温センサー２６を設けてある。

【００２８】冷間始動時は、三方バルブ１２をＡ側に切
り替えて、蓄熱装置８に蓄えた熱を放出させる。その
時、水温センサー２６は水温センサー２５より高い温度
を示すので、放熱中であると判断できる。その後、温度
センサーの値は、逆転するこの時点で放熱は完了したと
判断し、三方バルブ１２を、Ｂ側に切り替えてバイパス
通路１１へ迪通させる。

【００２９】蓄熱時は、水温センサー２５の値が、運転
適正温度を感知して三方バルブ１２をＡ側に切り替え
て、蓄熱を開始する。

【００３０】加熱装置の運転としては、図１に示す実施
例と同様のかんがえられるが、勿論エンジンのスタート
前の暖房する場合、特に、（１）車室内を予備暖房する
（回路Ｉ）のときは、図３に示されるように、電動ポン
プ９を設けて、図１に示す実施例と同様に三方バルブ１
０を図１の位置へ設けて、該バルブ１０からの管路を戻
す構成としてよい。この場合に、三方バルブ１２のとこ
ろを四方バルブとして戻してもよいが、しかし、図３に
示すように、三方バルブ１０を経て、電動ポンプ９へ戻
すようすれば、さらに、簡単に構成できる。

【００３１】その他の運転の仕方は、前者実施例の場合
に準じて行うことができる。

【００３２】図５、図６は、本発明の加熱装置における
蓄熱装置の実施例を示したもので、１３はステンレスあ
るいは樹脂による容器、１４は熱交換のためのステンレ
スパイプ、１５は潜熱蓄熱材、１６は過冷却を解除する
解除手段である。

【００３３】そして、この過冷却された溶融状態におい
て、刺激を与えると凝固し始めるという特性を持ってい
る。この刺激を与えることを過冷却を解除するといい、
解除方法は過冷却された溶融状態に蓄熱物質の結晶核を
接触させる方法が好適である。

【００３４】そこで、過冷却特性をもつ潜熱蓄熱材を使
用した場合は、過冷却を解除する解除手段を蓄熱装置８
に取り付けなければならないが、冷却しても顕熱だけ放
出して潜熱は放出しないので、断熱が不要、あるいは、
顕然分だけの簡易断熱で十分である。この解除手段１６
によって、蓄えた潜熱を取り出すことができる。

【００３５】図７は、本発明の加熱装置における解除手
段の実施例を示したもので、ロッド１７内に結晶核１８
（固相の蓄熱物質）を封入し、ロッド１７の先端部には
ラジアル方向に細孔１９を設けてある。

【００３６】ロッド１７は、シリンダー２０内を摺動可
能とし、電磁コイル等（図示せず）の移動駆動手段によ
って、矢印方向にスプリング２２に抗して摺動すること
により、容器１３内の過冷却された溶融状態の蓄熱物質
２１と結晶核１８を、細孔１９より接触させて過冷却を
解除する。

【００３７】解除後は、スプリング２２の張力によりも
とに戻る。この状態では、リツプシール２３により、ロ
ッド１７内の結晶核１８と容器１３内の蓄熱物質２１と
は接触することはない。

【００３８】また、蓄熱時の熱影響を受けて、ロッド１
７内の結晶核１８が熱で融解するのを防止する為に、シ
リンダー２０の表面に放熱用のフイン２４を設け冷却す
る。

【００３９】この場合に、走行時の走行風をフィン２４
に導けば、特別の冷却動力を要せず、より高い放熱効果
が得られる。

【００４０】

【発明の効果】本発明の効果を以下に示す。本発明のお
ける蓄熱装置を設けた加熱装置は、エンジンの排熱を使
用するために運転に当たり、特別な燃料費が掛からない
ので、運転コストの低減をもたらす。

【００４１】また、装置自体も簡単であって、暖機機能
により、運転適正温度に到達する迄の時間を短縮できる
結果、暖機時間の短縮、暖機性能の向上、燃費の向上、
排気ガス排出量の低減ができる。

【００４２】蓄熱装置で有るために、エンジンのスター
ト前に、車室内をエンジンを駆けずに予備暖房すること
ができるので車内暖房については、従来のようにエンジ
ンが暖まるまで待機する必要がない。

【００４３】更に、寒冷時には、燃料の気化が悪いため
多量の燃料を必要としていたのが、暖機運転によって、
燃費の向上が可能となり、特に寒冷地には好ましいもの
となった。

【００４４】暖機機能が加わることによって、従来の加
熱装置にプラスして、車室内のヒーター、デフロスト性
能の向上が可能となる。特に冬季には、車内温度を早く
上げられるので、老人、子供や病人等には一層好ましい
ものとなった。

【００４５】蓄熱物質としては、過冷却特性をもつ潜熱
蓄熱材を採用し、該潜熱蓄熱材の過冷却解除手段とし
て、蓄熱物質の結晶核を、過冷却状態の蓄熱物質に接触
させ、過冷却を解除する解除手段を設けたために確実に
過冷却を解除でき、その構造は簡単で、故障がなく維持
管理も容易でメインテナンスは利便なものとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱装置の一例を示すシステム構成図
である。

【図２】本発明の加熱装置の他の一例を示すシステム構
成図である。

【図３】図２におけるエンジンスタート前の暖機運転の
構成を示す。

【図４】本発明の加熱装置の暖機運転の方法を示す図で
ある。

【図５】本発明の加熱装置における蓄熱装置の正面図で
ある

【図６】本発明の加熱装置における蓄熱装置を示す縦横
の断面図である。

【図７】本発明の加熱装置における解除手段を示す略断
面図である。

【符号の説明】

１エンジン１１０エンジンシリンダーブロック２サーモスタット３エンジンウォータポンプ４ラジエータ５ヒータコア６バルブ７ブロア８蓄熱装置９電動ポンプ１０三方バルブ１１バイパス通路１２三方バルブ１３容器１４パイプ１５潜熱蓄熱材１６解除手段１７ロッド１８結晶核１９細孔２０シリンダー２１蓄熱物質２２スプリング２３リツプシール２４フイン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自動車のエンジン冷却水経路内に、蓄熱物
質を封入した蓄熱装置を配置し、該蓄熱装置は蓄熱物質
と冷却水との間で熱交換する自動車の加熱装置におい
て、蓄熱物質は過冷却特性をもつ潜熱蓄熱材とし、該潜
熱蓄熱材の過冷却解除手段として結晶核を過冷却状態の
蓄熱物質に接触させ過冷却を解除する解除手段を蓄熱装
置に備えたことを特徴とする自動車の加熱装置。
【請求項２】蓄熱装置とヒータコアとの間にバイパス通
路を設けて、蓄熱装置入口の温度が該出口温度より高い
温度を検知した場合には、流路を前記バイパス通路に切
り換える手段を備えてなる請求項１の自動車の加熱装
置。